淺析蟻群算法在高速公路隧道照明智能優化中的應用

摘 要：在社會不斷發展的背景下，在隧道中經常會發生災難性事件，蟻群算法可以將在高速公路隧道內的智能化照明進行較為精準的計算，讓隧道內的照明系統不僅可以滿足駕駛人員對亮度的需求，同時也能夠降低隧道照明能耗。

關鍵詞：蟻群算法；高速公路隧道；照明技術；智能化應用

1 蟻群算法概述

1.1 蟻群算法

在生物科學的研究中發現，螞蟻是一種可以進行協同性工作尋找食物與穴巢間的最短路線，單個螞蟻卻并不具備這項技能。螞蟻在進行運動中可以留下某些特定的信息，并對進行相對應的感知，其他螞蟻就是根據這種路線進行行動，經過越多的螞蟻該路線上面的信息就會更加清晰。蟻群算法就是依照螞蟻的行為活動規律進行參考，設計出一種更加智能化的搜索模型，與其他的算法相比更加具有優越性。蟻群算法在對于問題的解決中已經獲得了較為明顯的成效，對于高速公路中安全問題可以進行更加有效的解決[1]。

1.2 蟻群算法原理

單個的螞蟻的無選擇性的行為在往后進行食物采集的過程中承擔著重要地位。螞蟻在行動過程中就行將信息素的進行相對應的揮發，方便以后的螞蟻進行食物的再次獲取，大量的螞蟻的集體性行為就是將信息進行更加有效地反饋的行為。蟻群算法就是在這種情況下進行研究設計，在人工螞蟻進行不同的路徑選擇下會流下相對應的信息，隨著時間的不斷前進，路徑上面會被人工螞蟻進行信息的遺留量較大，最后人工螞蟻在進行路徑額選擇下就可以發現最短的路徑，蟻群算法最開始是在旅行方面進行使用。蟻群算法是一種是較為隨機的信息采集算法，將不同的群體進行不斷的信息采集，在大量的信息支撐下進行最短路徑的選擇。

2 蟻群算法在高速公路隧道照明智能優化中的應用

2.1 公路隧道照明智能優化方案

公路隧道交通中是事故發生的主要路段，加強對于該路段內部的檢測與控制一直是交通部門的工作重點。在公路照明智能化方案進行實際中，將交通中的基本特點要進行了解。

車流量：車流量是指在一定的時間內在固定地點通過的車輛情況，車流量是一個隨機進行變化的數據，在不同的時間段不同的地點都將進行相對應的改變。

車速：將隧道內的車輛行駛速度進行調查，設定較為合理的隧道車輛行駛速度，保證高速公路隧道的照明智能化設施在最大程度上面可以起到照明作用。

2.2 模型建立

使用的方程式為：

E=I/H2*cos3*r*F/1000*M

在方程式中的E是水平照明強度，r是光線與實驗點的夾角，I是實驗點的光強值；M是照明的養護常數。

為了方便對于高速公路隧道中的照明智能化方案進行設定，利用蟻群算法將隧道內部的照明系統進行分析，假設隧道內部在一天內可以通過的車輛為為N，將車輛在隧道內通過的速度設為x，將隧道內的照明強度設為m，駕駛人員最適應的照明強度為z。

當隧道內照明強度較弱：m小于z，駕駛人員對隧道內的環境不能進行清晰了解。

當隧道內照明強度正常：m等于z，駕駛人員對于隧道的內部環境可以進行清晰了解。

當隧道內照明強度較高：m大于z，駕駛人員對于隧道內部環境不能進行清晰了解。

當對于蟻群算法的數據進行采集的過程中，必須讓駕駛人員將在不同照明強度下通過隧道的反應進行直接的描述，當駕駛人員在進入隧道與出隧道兩種情況下的視野都要進行清晰的掌握。讓蟻群算法在進行大量數據信息的計算中將最適合駕駛人員通過隧道的照明強度進行計算，讓高速公路在進行智能化照明系統的設計更加人性化[4]。

2.3 模型求解

2.3.1 編碼確定參數：在對于隧道內的照明研究模型求解中，運用二進編碼的方式將方程式中的每一個基因進行確認，將不同的基因在不同的數字范圍內進行判斷進而用具體的數字進行代表。二進編碼方式在進行編碼的過程中可以將不同的基因進行數值上面的優化，將搜索精度與工作效率間的問題進行解決。

2.3.2 適合度函數：為了將下一代的狀態進行計算，就必須將不同的母體狀態進行研究，將母體的優良進行精準的確認。在判斷過程中，如果母體的適應性能較高，這認定該母體的狀態為優，在進行遺傳的過程中將優良性狀進行遺傳的機會較高。適應度函數可以將不同種群內的優良性狀進行表述。

2.3.3 交叉與變異：在種群進行交叉與變異研究的過程中，主要將種群內的一定范圍內的個體使用輪盤賭法進行研究，讓種群中的個體可以按照一定的規律進行交叉變異結合。在將整合種群中對于適應度較差的群體進行替換，讓種群的基本數量不進行改變，又可以將種群的更替活動進行完成。

2.3.4 將收斂的條件進行確定：在進行遺傳計算的過程中，使用何種方式將計算的最優解進行確認是最應該進行考慮的問題，在實際計算中人們經常使用的方法為：在連續進行繁衍的種群中發現適應值最小的種群，進而將最小的定值進行確認，確認小的最小值一定要比適應值最小的種群下；將種群中的所有個體的使用值都進行計算，最終將極小值確定在所有個體適應度的方差之中。

高速公路是我國進行經濟建設的主要運輸形式，隧道又是高速公路上面的重要位置，對于我國進行經濟建設與人們進行交通運輸都占據著重要的地位。利用蟻群算法將高速公路中的隧道照明智能化系統進行設計參考，具有重要作用。隧道內的燈光與人們常使用的燈光還存在著較大的差異，由于環境等因素更加具有特色性，人們的眼睛需要使用不同照明亮度下的燈光，人的視力會隨著光的變化而相對應的改變。由于隧道內的環境較暗，燈光在進行智能的照明情況下與外界環境仍然存在較大不同，駕駛人員在經過隧道出口時視野會發生較為強烈的變化，利用蟻群算法將高速公路內的隧道照明系統進行智能化的安排，增加了駕駛人員在隧道中的安全性能，讓人們對于隧道內的照明強度進行短時間的適應[5]。

3 結束語

文章在蟻群算法的基礎上面進行我國高速公路隧道照明智能化上面進行更加全面的闡述，將我國的隧道空間內的照明技術進行更加高效的控制，在實踐的過程中與科技進行著不斷的連接，將隧道內部的照明方案建立的更加全面設定。

參考文獻

[1]邱淮.電磁感應無極燈在高速公路隧道照明中的應用[J].中國交通信息產業，2006，4：100-101.

[2]鄭順橋，鄧小清.照明控制裝置在高速公路隧道照明中的應用[J].電世界，2012，9：17-19.

[3]盧楨.節能燈具在高速公路隧道照明系統中的應用[J].湖南交通科技，2011，2：175-176+209.

[4]徐延軍，凌揚.LED燈在鎮勝高速公路隧道照明中的節能應用[J].交通節能與環保，2010，4：29-32.

[5]褚冰純.結合沈吉高速公路中寨子隧道施工淺析新光源在隧道照明中的應用[J].黑龍江交通科技，2012，1：114-115.